速的不同亦会影响检测的准确性。针对这些情况本文提出了一种软件动态刷新检测基准的方法以及抗干扰的软件数字滤波方法充分利用MSP430系列单片机的片上资源对线圈频率进行检测有效提高了检测的准确性与可靠性。
f3系统结构及硬件设计
31系统结构
系统以MSP430F1121A单片机为核心由环形线圈传感器模块、LC振荡电路、整形电路、频率选择模块、电源模块、电压监测模块、工作方式设置模块、信号输出模块及JTAG等组成。系统结构框图如1所示。
32各模块原理及硬件实现
环形线圈传感器是一只埋在路面下的矩形线圈其两端引线接车辆检测器。环形线圈的作用相当于LC振荡回路中的电感L当有金属物体靠近时其电感量发生变化从而引起振荡频率的改变。通过对频率的检测、比较可以判断车辆的驶入或驶出。由它组成的LC振荡电路与整形电路一起构成了信号输入电路如图2所示。
环行线圈与行驶车辆之间是通过电磁场进行耦合的。当车通过环形线圈并处在一定的位置时在车体中引起的涡流是一定而涡流对环形线圈的影响也是一定的车辆与环形线圈之间存在着一定的互感。于是我们把车辆看作具有电感L1和电阻R1的短路环它通过互感
M与环形线圈相交链。环形线圈由振荡电路提供电感为L2电阻为R2。则可推之等效电感为
1
f其中第一项L2的变化幅度与车辆的导磁率有关第二项与电涡流效应有关。若工作频率选择适当当有车辆通过环形线圈时1式第一项的变化量将小于第二项即等效电感减小。而LC振荡器的振荡频率为
2显然当车辆通过环形线圈时L变小则f增大通过单片机检测电路测得其频率的变化从而可判断有无车辆通过。
电路中由三极管Q1和Q2组成共射极振荡器电阻R3是两只三极管的公共射极电阻并构成正反馈。Tl为磁罐变压器起着阻抗变换和与外电路隔离的双重作用。其绕组Ll通过引线外接环形线圈环形线圈的感抗通过Tl反射到绕组L2形成等效电感LL与并联的电容Cl形成振荡回路LC值决定了振荡频率。开关Sl闭合时电容C2与Cl并联电容量增加振荡频率降低由此来设置高低两种振荡频率是考虑到现场的不同情况以便取得较好的检测效果。LC振荡电路输出的是带毛刺的正弦波不适合单片机做数字化处理因此需要单向稳压二极管和单门限电压比较器将其转变为方波信号输出。由于不同应用场合中LC振荡电路的振荡频率不近相同故输出的方波信号通过一计数器进行分频再由频率选择接口送入单片机的P25口从而避免了单片机的计数溢出增强了单片机对信号处理的灵活性。
MSP430F1121A单片机为16位RISC指令结构内置4kBFlash和256BRAMr